DE3142646C2 - Fuel element container for transporting and / or storing nuclear reactor fuel elements - Google Patents
Fuel element container for transporting and / or storing nuclear reactor fuel elementsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Brennelementbehälter aus Gußeisen mit Kugelgraphit zum Transportieren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, dessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen Verschlußdeckel gasdicht verschlossen ist. Um einen derartigen Brennelementbehälter nach dem Belagen mit einem Deckel verschweißen zu können, ohne daß eine nachfolgende Wärmebehandlung notwendig ist, ist in dem die Aufnahmeöffnung bildenden Ende des Brennelementbehälters ein beim Gießen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt verschmolzenen Abschlußring aus kalt schweißbarem Werkstoff angeordnet. Nach dem Beladen des Brennelementbehälters kann der Abschlußring mit einem im Gefügeaufbau ähnlichen Deckel kalt verschweißt werden. Dadurch entfällt eine sonst notwendige, anschließende Wärmebehandlung des Behälterkörpers.The invention relates to a fuel element container made of spheroidal graphite cast iron for transporting and / or storing irradiated nuclear reactor fuel elements, the front receiving opening of which is closed in a gas-tight manner by a closure cover. In order to be able to weld such a fuel element container to a cover after it has been covered without a subsequent heat treatment being necessary, an end ring made of cold-weldable material is arranged in the end of the fuel element container which forms the receiving opening and which is fused to the fuel element container during casting via a connecting section. After the fuel element container has been loaded, the closure ring can be cold-welded to a cover with a similar structure. This eliminates the need for subsequent heat treatment of the container body.
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenneltmentbehälter aus Gußeisen mit Kugelgraphit zum Transportieren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, dessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen umfangsmäßig eingeschweißten Verschlußdeckel gasdicht verschlossen ist.The invention relates to a fuel cell made of cast iron with spheroidal graphite for transportation and / or storage of irradiated nuclear reactor fuel elements, the front receiving opening of which through a circumferentially welded cap is closed gas-tight.
Ein derartiger Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gußeisen, dessen Aufnahmeöffnung zuerst mit einem angeschraubten Abschirmdeckel verschlossen wird, ist aus der DE-GM 77 37 499 bekannt. Dieser Abschirmdeckel liegt unter Einschluß von Dichtungsringen auf der Aufnahmeöffnung und schließt den Behälter dicht ab. Über dem Abschirmdeckel ist noch ein zusätzlicher Sicherheitsdeckel eingesetzt, der mit einer angeformten Schweißlippe des Behältergrundkörpers verschweißt ist. Die Schweißlippe des Behältergrundkörpers ist mit dem Behältergrundkörper einstückig gegossen und aus demselben Werkstoff. Durch den Sicherheitsdeckel erhält der bereits verschlossene Brennelementbehälter einen zusätzlichen hermetisch gasdichten, dichtungsmittelunabhängigen Abschluß.Such a fuel element container made of spherulitic Cast iron, the receiving opening of which is initially closed with a screwed-on shielding cover is known from DE-GM 77 37 499. This shielding cover is enclosed by sealing rings on the receiving opening and seals the container tightly. There is an additional one above the shielding cover Safety lid used, which welds to an integrally formed welding lip of the container body is. The welding lip of the container body is cast in one piece with the container body and made of the same material. The safety cover gives the fuel assembly container that is already closed an additional hermetically gas-tight, sealant-independent closure.
Brennelementbehälter weisen einen dickwandigen Körper aus Gußeisen mit Kugelgraphit (GGG 40) auf. Sphärolithisches Gußeisen wird deshalb verwendet, weil es sicn durch besonders hohe Festigkeit und Zähigkeit auszeichnetFuel element containers have a thick-walled body made of spheroidal graphite cast iron (GGG 40). Spherolithic cast iron is used because it has particularly high strength and toughness excels
ίο Setzt man einen Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gußeisen einer Deckelschweißung aus, so könnten Mikrorisse im Gefüge des Gußeisens die Folge sein. Um derartige Mikrorisse mit Sicherheit auszugleichen, müßte der mit den Brennelementen beiadene Behälter einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 500°—7000C ausgesetzt werden. Eine Wärmebehandlung ist aber nicht oder nur schwierig durchführbar, da die Brennelemente in den Behältern Temperaturen über 4000C nicht ausgesetzt werden dürfen. Außerdem ist es technisch aufwendig, die ca. 100 t schweren Brenneiementbchältcr einer Wärmebehandlung zu unterziehen.ίο If a fuel element container made of spherulitic cast iron is subjected to a cover weld, this could result in micro-cracks in the structure of the cast iron. To compensate for such micro cracks with certainty the beiadene with the fuel tank would have to be subjected to a heat treatment in the temperature range of 500 ° -700 0 C. Heat treatment is not or only difficult to carry out because the fuel in the tanks temperatures above 400 0 C should not be exposed. In addition, it is technically complex to subject the approx. 100 t fuel containers to a heat treatment.
Andererseits ist es aus dem »Handbuch der Gießerei-Technik, Hrsg. F. Roll, Zweiter Band, 2. Teil, 1963,On the other hand, it is from the »Handbook of Foundry Technology, Ed. F. Roll, Volume Two, Part 2, 1963,
S. 230«, für bestimmte Anwendungen bekannt, Stahleinlagen in Form von Ringen, Nuten, Ventilsitzen etc. in Grauguß einzugießen.P. 230 «, known for certain applications, steel inserts cast in gray cast iron in the form of rings, grooves, valve seats, etc.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennelementbehälter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der nach dem Beladen mit einem Deckel verschweißt werden kann, ohne daß eine nachfolgende Wärmebehandlung notwendig ist.The invention is based on the object of providing a fuel assembly container of the type described at the outset to create that can be welded to a lid after loading without a subsequent one Heat treatment is necessary.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem die Aufnahmeöffnung bildenden Ende des Brennelementbehälters ein Abschlußring aus kaltschweißbarem Werkstoff angeordnet ist, der beim Gießen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt verschmolzen ist.The object is achieved in that in the end of the receiving opening forming the Fuel element container, a sealing ring made of cold-weldable material is arranged, which during casting of the fuel assembly container is fused to this via a connecting section.
Nach dem Beladen des Brennek. jnentbehälters kann der Abschlußring mit einem im Gefügebau ähnlichen Deckel kaltverschweißt werden. Eine anschließende Wärmebehandlung des Behälterkörper entfällt.After loading the Brennek. inner container can the end ring can be cold-welded to a cover with a similar structure. A subsequent No heat treatment of the container body is required.
Nach Lueger, Lexikon der Technik, Bd. I1S. 227, versteht man unter »Kalt-Schweißen von Guß« das Schweißen von nicht vorgewärmten Gußstücken, wobei elektrisch geschweißt wird. Folglich wird unter einem kaltschweißbaren Werkstoff ein Werkstoff verstanden, der ohne eine Vorwärmung verschweißt werden kann. Weiter wird darunter im Sinne der Erfindung auch verstanden, daß der Werkstoff keine nachträgliche Wärmebehandlung nach dem Schweißen erfordert. Bei derartigen Werkstoffen treten beim Schweißen keine wesentlichen Spannungen oder Gefügeänderungen auf, die durch eine zusätzliche, nachträgliche Wärmebehandlung ausgeglichen werden müssen.According to Lueger, Lexikon der Technik, Vol. I 1 p. 227, “cold welding of castings” means welding of castings that have not been preheated, with electrical welding. Consequently, a cold-weldable material is understood to be a material that can be welded without preheating. It is also understood in the context of the invention that the material does not require any subsequent heat treatment after welding. With such materials, no significant stresses or structural changes occur during welding, which have to be compensated for by additional, subsequent heat treatment.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbindungsabschnitt des Abschlußringes mit hinterschnittenen Ansätzen versehen. Auf diese Weise wird eine höchsten Ansprüchen genügende Verankerung des Abschlußringes im Behältergrundkörper erreicht.In an advantageous embodiment of the invention, the Provide the connecting section of the locking ring with undercut approaches. That way will Anchoring of the closing ring in the container body that meets the highest requirements is achieved.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschlußring L-förmig ausgebildet, wobei der eine Schenkel den im Ende der Behälterwand verschmolzenen Verbindungsabschnitt darstellt und der andere Schenkel an der Stirnfläche des Behältermantels anliegt und wobei ein mit dem Abschlußring bündig abscnließender Deckel auf diesem angeordnet und mit diesem kaltverschweißt ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the terminating ring is L-shaped, the one leg represents the connecting section fused in the end of the container wall and the other leg rests against the end face of the container shell and one is flush with the end ring closing lid is arranged on this and is cold-welded to this.
Im Kennzeichen des Unteranspruches 4 wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Abschlußring im Axialschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist, wobei die Stufe mit dem kleineren Durchmesser den Verbindur.gsabschnitt bildet und wobei in der Stufe mit dem größeren Durchmesser ein Deckel mit senkrecht abstehendem Rand liegt und daß die Stirnseiten des Abschlußringes und des Deckelrandes miteinander kaltverschweißt sind.In the characterizing part of dependent claim 4 is advantageous Embodiment of the invention proposed that the closing ring seen in axial section step-shaped is formed, wherein the step with the smaller diameter forms theverbindur.gsabschnitt and wherein in the step with the larger diameter there is a cover with a vertically protruding edge and that the end faces of the end ring and the edge of the cover are cold-welded to one another.
Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, daß der Abschlußring aus legiertem Gußeisen mit Kugelgraphit besteht Dieses wird damit erklärt, daß der Gefügeaufbau dem aus sphärolithischem Gußeisen bestehendem Grundkörper ähnlich ist. Ein derartiger Werkstoff ist GGG NiCr 20.2. Diese austenitische Kupfer-Nickel-Legierung ist schweißbar und erfordert keine nachträgliche Wärmebehandlung der Schweißstelle.It has been shown to be advantageous that the locking ring consists of alloyed cast iron with spheroidal graphite. This is explained by the fact that the structure of the made of spherulitic cast iron base body is similar. One such material is GGG NiCr 20.2. This austenitic copper-nickel alloy can be welded and does not require any subsequent work Heat treatment of the weld.
Durch die Erfindung ist es möglich geworden, Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gußeisen nach dem Beladen dicht zu verschweißen, ohne daß eine Vorwärmung und eine anschließende Wärmebehandlung des Behältergrundkörpers notwendig werden.The invention has made it possible to produce fuel element containers made of spherulitic cast iron to be welded tightly after loading without preheating and subsequent heat treatment of the container body become necessary.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigtWith reference to the drawing, three exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below shows
F i g. 1 einen verschweißten Brennelementbehälter, dessen Abschlußring einen hinterschnittenen Verbindungsabschnitt aufweistF i g. 1 a welded fuel assembly container, the end ring of which has an undercut connecting section having
F i g. 2 einen Brennelementbehälter mit einem modifizierten Abschlußring,F i g. 2 a fuel assembly container with a modified locking ring,
F i g. 3 eine weitere Ausführungsform eines eingegossenen Abschlußringes.F i g. 3 another embodiment of a cast Closing ring.
Der in Fig. I gezeigte Brennelementbehälter weist einen aus sphärolithischem Gußeisen (GGG 40) bestehenden Grundkörper 4 auf. Der Grundkörper 4 ist zylindrisch ausgebildet und an einem stirnseitigen Ende offen. Dadurch wird eine Aufnahmeöffnung 5 zum Beladen mit den hier nicht gezeigten Brennelementen gebildet. Am offenen Ende des Brennelementbehälters 4 liegt ein Abschlu'Ving 6 an der Stirnseite der zylindrischen Behälterwand an. Der Abschlußring 6 weist in seiner Verlängerung einen Verbindungsabschnitt 7 auf. der in dem Ende der Behälterwand eingebettet ist. Dieser ebenfalls ringförmig ausgebildete Verbindungsabschnitt 7 weist auf seiner Oberfläche hinterschnittene Ansätze 8 auf.The fuel assembly container shown in FIG a base body 4 made of spherulitic cast iron (GGG 40). The base body 4 is cylindrical formed and open at one end. This creates a receiving opening 5 for loading formed with the fuel assemblies not shown here. At the open end of the fuel assembly container 4 is located a closing ring 6 on the face of the cylindrical Container wall. The end ring 6 has a connecting section 7 in its extension. the in is embedded at the end of the container wall. This also ring-shaped connecting section 7 has undercut projections 8 on its surface.
Der Abschlußring 6 ist beim Herstellungsvorgang des Grundkörpers 4 als Formteil in die Gießform eingesetzt worden. Nach dem Eingießen der Gußeisenschmelze verbindet sich der Verhindungsabschnitt 7 mit dem Grundkörper 4 durch Anschmelzen seiner Oberfläche. Der Abschlußring 6 und der Behältergrundkörper 4 sind somit fest miteinander verbunden.The closing ring 6 is inserted into the casting mold as a molded part during the manufacturing process of the base body 4 been. After pouring the cast iron melt, the prevention section 7 connects to the Base body 4 by melting its surface. The closure ring 6 and the container body 4 are thus firmly connected to each other.
Der Abschlußring 6 weist einen inneren Absatz 9 auf, in den ein Verschiußdeckel 11 eingesetzt ist. Der Verschlußdeckel 11 besieht aus demselben Werkstoff wie der Abschlußring 6 und ist unter Bildung einer Schweißnaht 12 mit dem Abschlußring 6 kaltverschweißt. Der Brennclementbehälter ist. somit gasdicht verschlossen. Eine nachträgliche Wärmebehandlung des Brennelementbehälters ist nicht notwendig, da am Grundkörper 4 nicht geschweißt wurde.The closing ring 6 has an inner shoulder 9 into which a closure cover 11 is inserted. The cap 11 is made of the same material as the end ring 6 and is with the formation of a weld seam 12 cold-welded to the end ring 6. The fuel clement container is. thus sealed gas-tight. Subsequent heat treatment of the fuel element container is not necessary because it is on the base body 4 was not welded.
In F i g. 2 wird eine modifizierte Ausführung des Abschlußringes gezeigt. Der Abschlußring 26 ist im Axialschnilt gesehen L-förmig ausgebildet. Der eine Schenkel des Abschlußringes 26 bildet den Verbindungsabschnitt 27. der wie im vorsteh^id geschilderten Ausführungsbeispiel mit dem Grundkörper 24 des Brennelementbe hälters verbunden ist Der andere Schenkel des Abschlußringes 26 liegt auf der Stirnseite des offenen Behälterendes. Das Behälterende weist eine stufenförmige Erweiterung 29 der Behälterbohrung 28 auf, in der ein in üblicher Weise unter Einschluß von hier nicht gezeigten Dichtungen verschraubter Deckel 23 eingesetzt ist Auf dem Abschlußring 26 liegt ein bündig abschließender Verschlußdeckel 21, der an seiner Stirnseite mit dem Abschlußring 26 kaltverschweißt istIn Fig. 2 is a modified version of the locking ring shown. The closing ring 26 is L-shaped as seen in the axial section. One thigh of the terminating ring 26 forms the connecting section 27. of the embodiment described in the above with the base body 24 of the fuel assembly The other leg of the locking ring 26 is on the face of the open end of the container. The end of the container has a stepped widening 29 of the container bore 28, in which an in The usual way with the inclusion of seals, not shown here, screwed cover 23 is used the closure ring 26 is a flush closure cover 21, which is on its end face with the End ring 26 is cold welded
to Die Ausführungsform des Abschlußringes gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von der vorstehend geschilderten Ausführungsfonn dadurch, daß der Abschlußring 36 im Axialschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist Die Stufe 37 mit dem kleineren Durchmesser bildet den beim Gießen des Grundkörpers 34 mit diesem verbundenen Verbindungsabschnitt Die Stufe mit dem größeren Durchmesser nimmt einen Verschlußdeckel 31 auf, der einen senkrecht abstehenden Rand 38 aufweist Die Stirnseiten des Deckelrandes 38 und des Abschlußringes 36 sind miteinander unter Bildung einer Schweißnaht kaltverschweißt Diese Ausfül ■ ingsform hat den besonderen Vorteil, daß die Schweibnzit 32 mit herkömmlichen Prüfgeräten untersucht werden kann.to The embodiment of the closure ring according to FIG. 3 differs from the one described above The embodiment is characterized in that the closing ring 36 is designed in a stepped manner when viewed in axial section The step 37 with the smaller diameter forms the one connected to the base body 34 during casting Connection section The step with the larger diameter receives a closure cover 31, which has a vertically protruding edge 38 The end faces of the lid edge 38 and the end ring 36 are cold-welded to one another to form a weld seam. This Ausfül ■ ingsform has the special advantage that the Schweibnzit 32 with conventional Test equipment can be examined.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
Claims (6)
daß der eine Schenkel (27) den im Ende der Behälterwand verschmolzenen Verbindungsabschnitt darstellt. that the closing ring (26) is L-shaped,
that one leg (27) represents the connecting section fused in the end of the container wall.
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